第七章节关系数据库理论.ppt

An Introduction to Database System 江苏科技大学 第七章 关系数据理论 7.1 关系数据模式的规范化理论 7.2 关系模式的分解算法（不要求！不讲） 7.3 关系系统及查询优化（不要求！不讲） 7.1 关系数据模式的规范化理论 范式是符合某一种级别的关系模式的集合 关系数据库中的关系必须满足一定的要求。满足不同程度要求的为不同范式 范式的种类： 第一范式(1NF) 第二范式(2NF) 第三范式(3NF) BC范式(BCNF) 第四范式(4NF) 第五范式(5NF) 7.1 关系数据模式的规范化理论 各种范式之间存在联系： 某一关系模式R为第n范式，可简记为R∈nNF。 一个低一级范式的关系模式，通过模式分解可以转换为若干个高一级范式的关系模式的集合，这种过程就叫规范化 7.1 关系数据模式的规范化理论 7.1.1关系模式规范化的必要性 7.1.2函数依赖及其关系的范式 7.1.3多值依赖及关系的第四范式 7.1.4连接依赖及关系的第五范式（不要求） 7.1.5小结 7.1.1关系模式规范化的必要性 关系模式应满足的基本要求： 1) 元组的每个分量必须是不可分的数据项。 2) 数据冗余应尽可能少。 3) 不能因为数据更新操作而引起数据不一致问题。 4) 当执行数据插入操作时，数据不能产生插入异常现象。 5) 数据不能在执行删除操作时产生删除异常问题。 6) 数据库设计应考虑查询要求，数据组织应合理。 7.1.1关系模式规范化的必要性 分析教材P215，教学管理数据库中的关系模式： 教学（学号，姓名，年龄，性别，系名，系主任，课程名，成绩） 该关系模式的缺点： 1）冗余大 2）插入异常 3）删除异常 4）更新异常 7.1.1关系模式规范化的必要性 7.1.1关系模式规范化的必要性 对于有问题的模式，可以通过模式分解使之规范化。 上例，可以分解为 “学生”、“教学系”和“选课”三个关系，（参见P217表7-2）其关系模式分别为： 学生(学号，姓名，年龄，性别，系名称)； 教学系(系名，系主任)； 选课(学号，课程名，成绩). 7.1.1关系模式规范化的必要性 模式分解的原则： 1.分解是必须是无损的，即分解后不应丢失信息。 2.分解后的关系要相互独立，避免对一个关系修改波及另一个关系 3.遵从“一事一地”原则，即一个关系只表达一个主题，如果涉及多个主题，就应该继续分解关系。 7.1 关系数据模式的规范化理论 7.1.1关系模式规范化的必要性 7.1.2函数依赖及其关系的范式 7.1.3多值依赖及关系的第四范式 7.1.4连接依赖及关系的第五范式（不要求） 7.1.5小结 7.1.2函数依赖及其关系的范式 1. 关系模式的简化表示法（数据依赖） 2、函数依赖的概念 3、1nf 4、2nf 5、3nf 6、BCnf 7、3nf与BCnf的比较 1. 关系模式的简化表示法 关系模式的完整表示是一个五元组： R〈U，D，Dom，F〉. 其中：R为关系名；U为关系的属性集合；D为属性集U中属性的数据域；Dom为属性到域的映射；F为属性集U的数据依赖集。 关系模式可以用三元组来为： R〈U，F〉. 数据依赖，它是数据库模式设计的关键，是关系规范化的理论基础。 1. 关系模式的简化表示法 数据依赖的类型 函数依赖（Functional Dependency，简记为FD） 多值依赖（Multivalued Dependency，简记为MVD） 连接依赖（Join Dependency） 7.1.2函数依赖及其关系的范式 1. 关系模式的简化表示法（数据依赖） 2、函数依赖的概念 3、1nf 4、2nf 5、3nf 6、BCnf 7、3nf与BCnf的比较 2、函数依赖的概念 需要掌握的概念： 函数依赖 平凡函数依赖与非平凡函数依赖 完全函数依赖与部分函数依赖 传递函数依赖 2、函数依赖的概念 定义7-1：设R(U)是一个属性集U上的关系模式，X和Y是U的子集。 若对于R(U)的任意一个可能的关系r，r中不可能存在两个元组在X上的属性值相等， 而在Y上的属性值不等， 则称 “X函数确定Y” 或 “Y函数依赖于X”，记作X→Y。 其中： X称为这个函数依赖的决定属性组，也称为决定因素（Determinant）。 若X→Y，Y→X，则记作X←→Y。 若Y不函数依赖于X，则记作X→Y。 例如，对于教学关系模式：教学〈U，F〉； U={学号，姓名，年龄，性别，系名，系主任，课程名，成绩}； F={学号→姓名，学号→年龄，学号→性别，学号→系名，系名→系主任，(学号，课程名)→成绩}. 2、函数依赖的概念